Basisoptie met accent op onderzoekende en technische aspecten: voorbeelden van verdere uitwerking

Vlaams Verbond van het Katholiek Secundair Onderwijs Guimardstraat 1, 1040 Brussel

DOCUMENT VVKSO DLO/DOC/13/133v2/bijlage STAF/DOC/13/184 CODIS/DOC/13/25 2013-11-07

Basisoptie met accent op onderzoekende en technische aspecten: voorbeelden van verdere uitwerking 1 –

Principes voor leerplanontwikkeling Het leerplan van een basisoptie heeft volgende algemene doelstellingen: –

de leerling exploreert in functie van zijn interesses en beheersingsniveau verschillende aspecten van vorming (ICT, Natuurwetenschappen, Techniek en Wiskunde) door verbreding, verdieping en/of inkleuring;

–

de leerling leert/ervaart kenmerkende kenniselementen, vaardigheden en attitudes verbonden aan onderzoekende en technische aspecten.

–

De basisoptie heeft naast de algemene doelstellingen geen eigen leerplandoelstellingen. In deze basisoptie komen bij het uitwerken van lessen (thema’s, contexten, projecten …) leerplandoelstellingen van de vakken van de basisvorming ICT, Natuurwetenschappen, Techniek en Wiskunde aan bod.

–

De basisoptie laat voldoende ruimte om in te spelen op de interesses van de leerling door:

2

–

het leerplan zo uit te schrijven dat het met een grote verscheidenheid aan leerlingenprofielen rekening houdt;

–

voldoende voorbeelden op te nemen zodat de school een keuze kan maken in functie van zijn leerlingenpopulatie;

–

voldoende vrijheid te geven aan de school zodat eigen voorbeelden kunnen uitgewerkt worden in functie van de interesse van de leerling.

Exploratie van interesses

Een leerling kiest voor deze basisoptie omdat hij geïnteresseerd is in de fysische wereld. Die interesse komt tot uiting door vragen zoals ‘hoe werkt dat?’, ‘hoe maak je dat?’, ‘hoe sterk of hoe krachtig is dat?’, ‘wat is vuur?’, ‘waarom drijven boten?’, ‘waar komt het hout vandaan bij het groeien van een boom?’, ‘hoe maak je beton en waarom wordt het hard?’ … Bij het zoeken naar antwoorden op een veelheid aan wetenschappelijke en technische vragen/probleemstellingen worden sommige leerlingen geprikkeld door iets uit te proberen (experimenteren). Sommigen worden geprikkeld door mathematische aspecten zoals cijfers, formules, tabellen, grafieken, algoritmes en modellen. Anderen worden geprikkeld door planmatig construeren (constructies, proefopstellingen). Door een verscheidenheid aan thema’s worden alle leerlingen uitgedaagd om te ontdekken wat zij graag doen en waarin zij goed zijn.

2 DLO/DOC/13/133v2/bijlage CODIS/DOC/13/25 STAF/DOC/13/184 2013-11-07

Thema’s die een onderzoekende en/of probleemoplossende technische houding stimuleren zijn uitermate geschikt om de interesses van deze leerlingen te observeren. Bij een onderzoekende houding hanteert men de wetenschappelijke methodiek (onderzoeksvraag, hypothese, experiment, bevestigen of bijstellen van de hypothese). Bij een probleemoplossende houding zal men het technisch proces (probleemstelling, ontwerpen, maken/realiseren, in gebruik nemen, evalueren) al of niet volledig doorlopen. Bij het exploreren is het niet de bedoeling om de leerling te benaderen als een toekomstige wetenschapper of technicus maar wel om in te spelen op zijn natuurlijke interesses. Stappen in de wetenschappelijke methodiek en het technisch proces zijn belangrijke didactische hulpmiddelen om die interesses aan te wakkeren maar mogen niet als doel op zich beschouwd worden. Jongeren zijn vaak geïnteresseerd in wetenschappelijke en technische fenomenen maar verliezen soms door een te vroege systematische studie hun interesse.

3

Exploratie van abstractieniveau

Om het abstractieniveau te exploreren kunnen doelen van de basisvorming zowel verdiept, verbreed als ingekleurd worden. Verbreding, verdieping en inkleuring hoeven vanuit didactisch oogpunt niet noodzakelijk afzonderlijk aangepakt te worden.

3.1

De breedtedimensie van vorming

De inhouden zijn in veel gevallen verdere vertakkingen van kennisstructuren of variaties van elementaire vaardigheden en attitudes. Voorbeelden van verbreding binnen deze basisoptie: –

vertakkingen van kennisstructuren: bv. massadichtheid (massa en volumebegrip zijn basisvorming), drukbegrip (kracht en oppervlakte zijn basisvorming), deltabegrip bij het meten van een tijdsduur (bv. t), energieverbruik (kwalitatief koppelen aan vermogen en gebruiksduur), hefbomen (verdere verkenning van krachten), overbrengingen, stabiliteit, sensoren (zintuigen voor technische toepassingen);

–

variaties van elementaire vaardigheden en attitudes: bv. veilig en verantwoord werken m.b.v. persoonlijke beschermingsmiddelen, specifiek gereedschap hanteren (bv. een geïsoleerde schroevendraaier), gebruik van hulpmiddelen bij uitvoeren van een opdracht (bv. hulpmiddelen bij boren in plaatmateriaal).

3.2

De dieptedimensie van vorming

De dieptedimensie slaat op de wijze waarop of de mate waarin een leerling leerinhouden hanteert of zich eigen maakt. Voorbeelden van verdieping binnen deze basisoptie: –

Transfereren van het geleerde: wiskundige kennis en wetenschappelijke begrippen transfereren naar verschillende contexten zoals: –

pneumatische of hydraulische toepassingen (ventielen);

–

krachtbegrip bij constructies;

–

stofbegrip bij materiaaleigenschappen;

–

energiebegrip bij ecologische voetafdruk;

3 DLO/DOC/13/133v2/bijlage STAF/DOC/13/184 CODIS/DOC/13/25 2013-11-07

–

kennis opgedaan bij de studie van een biotoop transfereren naar een andere biotoop.

–

Op een hoger mentaal niveau tillen: algebraïseren van technische probleemstellingen bij elektrische schakelingen, algoritmisch werken bij het uitschrijven van het programma voor een robot, hanteren van formuletaal bij het benoemen van stoffen (bv. CO 2), aspecten van logica (bv. poorten) hanteren bij probleemanalyse, 3D-coördinaten hanteren (bv. bij 3D-printing);

–

Kennis en vaardigheden toepassen in complexere probleemsituaties: iets opzoeken op een website met meerdere rubrieken en doorklikmogelijkheden, een programma van een robot uitbreiden van één beweging naar meerdere bewegingen, kenniselementen toepassen bij een excursie;

–

Evolueren naar meer open opdrachten: bij een wetenschappelijke of technische probleemstelling evolueren van eenvoudige onderzoeksvragen (ja-neen vragen bv. bevat ons voedsel energie?) naar meer open onderzoeksvragen (bv. waar komt de energie vandaan tijdens het groeien van een boom?), bouw een brug die moet voldoen aan een aantal randvoorwaarden (materiaal, overspanning, te dragen massa …), programmeer een robot om een zwarte lijn te volgen;

–

Een efficiënter toepassing van het geleerde: door schematiseren, algebraïseren, overtollige stappen in een berekening te laten wegvallen, door het hanteren van de wetenschappelijke methodiek bij natuurwetenschappelijke probleemstellingen, door het hanteren van het technisch proces bij technische problemen, door te evolueren van trial and error naar een meer gestructureerd aanpakken van allerlei probleemstellingen, door de keuze van geschikt gereedschap/materiaal bij een opdracht;

–

Een opdracht op een creatieve manier aanpakken: variatie in vormgeving, variatie in gebruik van materialen (grondstoffen), variatie in oplossingsmethode;

–

Grotere autonomie door reflectie en zelfsturing: door bij experimenten en realisaties te evolueren van sterk gestuurd naar begeleid zelfstandig.

3.3

Inkleuring van vorming

Inkleuring slaat op de thema’s, contexten, projecten … waarbinnen kennis, vaardigheden, attitudes verbreed of verdiept worden. De interesse kan breed zijn of juist meer gefocust op smallere domeinen zoals de levende natuur, bepaalde technische contexten, voeding, ICT … Vaak zijn die leerlingen niet zo maar onder één noemer te plaatsen.


4

Voorbeelden van geïntegreerde aanpak

4.1

Mechanische overbrengingen Basisvorming

Techniek 

Mechanische overbrenging binnen het toepassingsgebied transport

Wiskunde   

Verhoudingen Recht evenredige en omgekeerd evenredige verbanden Omvormen van formules

Verbreding De verbreding kan worden gelegd naar andere soorten van overbrengingen (bv. cardankoppelingen, lineaire overbrengingen, nokkenbedieningen) of naar een bijkomende context (bv. het elektrisch aandrijven via een DC-motor: de aangelegde DC-spanning bepaalt op die manier het toerental van de as van de aandrijfmotor).

Verdieping De verdieping kan zich bv. situeren in het aaneenrijgen van meerdere tandwielen en het bepalen en duiden van de wiskundige verbanden (bv. de draairichting en/of de snelheid bepalen van het laatst aangedreven tandwiel; de overbrengingsverhouding berekenen tussen de grote en de kleine wijzer van een klok).

Inkleuring De inkleuring is in dit geval vooral gericht naar de mechanische context. Begrippen zoals aandrijfwiel en aangedreven wiel, draaizin, toerental … dienen te worden geëxpliciteerd. De integratie van een aandrijfmechanisme in een realisatie vormt het beginpunt.


4.2

Automatiseren Basisvorming

Techniek 

Technische realisaties zoals sturingen binnen het toepassingsgebied informatie en communicatie



Toepassingssoftware, netwerken, internet

ICT

Natuurwetenschappen   

Toepassingen uit dagelijks leven: gebruik van zichtbare en onzichtbare straling Energieomzettingen in sensoren (licht, geluid …) Zintuig  sensoren = zintuigen van een robot

Wiskunde

 Werken met (reken)algoritmes

Verbreding

Verdieping

Inkleuring

Via allerhande sensoren (bv. druk, licht, geluid, ultrasoon, …) kan de robot worden ingezet voor tal van andere toepassingen. De soort van sensor bepaalt het toepassingsgebied.

Vertrekkend vanuit een lijnprogrammatie (vast af te leggen tracé) kan men opbouwen naar het gebruik van lusstructuren (bv. een LED meerdere malen laten knipperen wanneer een bepaalde tussenstap werd bereikt) en/of naar het uitvoeren van bewegingen in functie van gecapteerde signalen (bv. het traject van een willekeurig aangebrachte zwarte lijn op een witte achtergrond volgen – het sorteren van blokjes van een verschillende kleur).

Er kan gebruik worden gemaakt van een eenvoudig te programmeren robot (bv. genre NXT – EV3). De mechanische en elektrische opbouw van de robot vormt daarbij het beginpunt.


4.3

Stoffen in ons dagelijks leven Basisvorming

Natuurwetenschappen   

Deeltjesmodel van stoffen: atoom- en molecuulbegrip Eenvoudige scheidingstechnieken Massa en volume

Wiskunde    

Verhoudingen Recht- en omgekeerd evenredig verband Omvormen van formules Grafieken

Verbreding Een eenvoudige scheidingstechniek zoals filtreren komt in de basisvorming aan bod. Als verbreding kunnen meerdere scheidingstechnieken aan bod komen: chromatografie van viltstiften, destillatie van wijn, extractie van vet uit chips, adsorptie met actieve kool, scheiden van olie en water met scheitrechter … Massa- en volumebegrip zijn begrippen die in de basisvorming aan bod komen. De verhouding van beide grootheden levert een nieuwe grootheid (=vertakking van kennisstructuur) op. Vanuit deze verbreding kunnen eigenschappen van stoffen m.b.t dichtheid bestudeerd worden.

Verdieping Rekenen met dichtheden van stoffen en eenvoudige reactievergelijkingen kunnen als verdiepende aspecten behandeld worden.

Inkleuring Stoffen en processen in de keuken: - caramel maken - scheidingstechnieken in de keuken toepassen (extractie van koffie, indampen, zeven …) - emulsies maken: mayonaise, vinaigrette … wateroplosbare en vetoplosbare stoffen Stoffen en processen in de tuin: - bodem onderzoeken (pH, korrelgrootte, humusfractie …) - vijverwater zuiveren (pompwerking, filterwerking) (eventueel link naar techniek) Stoffen onderzoeken - zinken, zweven, drijven - wateroplosbaarheid, vetoplosbaarheid - zuurheid van oplossingen - vergelijkend onderzoek (chromatografie) van kleurstoffen in voeding en viltstiften


4.4

Onderzoeksvraag: waarom lost een klontje suiker trager op dan eenzelfde hoeveelheid korrelsuiker? Basisvorming

Wiskunde 

Oppervlakte en volumeberekeningen

Natuurwetenschappen 



Massa, volume Deeltjesmodel

Verbreding Een klontje suiker heeft eenzelfde massa en eenzelfde volume als eenzelfde hoeveelheid (=massa) korrelsuiker. Door een fijnere verdeling van de suiker zal de suiker sneller oplossen. Welke factoren zullen nog een rol spelen bij de snelheid van oplossen? Om de invloed van een factor wetenschappelijk te onderzoeken is het belangrijk dat men alle andere factoren constant houdt.

Verdieping Waarom zorgt een fijnere verdeling voor een sneller oplossen? Wanneer een kubus verdeeld wordt in kleinere kubussen dan blijft het totale volume gelijk. Men kan berekenen dat de totale oppervlakte van al de kleinere kubussen samen een grotere oppervlakte vormt. Het begrip verdelingsgraad kan ingevoerd worden. Korrelsuiker heeft een groter contactoppervlak (suiker/water) dan eenzelfde massa suiker in een klontje. Er kan een grafiek opgesteld worden die het verband tussen verdelingsgraad en totale oppervlakte visualiseert.

Inkleuring Hoe groter het contactoppervlak hoe sneller … de reactie (oplossen, opname of …) komt men vaak in de natuur tegen als principe. Enkele voorbeelden: Chemisch Fijn versnipperd hout brandt sneller (heviger) dan grof hout. Stofexplosie in silo’s Biologisch Vele kleine longblaasjes zorgen voor een goede zuurstofopname van de ingeademde lucht. De dunne darm heeft door haar vorm een zeer groot contactoppervlak waardoor de absorptiefunctie optimaal is.

Basisoptie met accent op onderzoekende en technische aspecten: voorbeelden van verdere uitwerking

Recommend Documents